板翅式換熱器[精校版本]

1、板翅式換熱器 同組人：張弘達(dá)18、張來超14 薛業(yè)成06、張?zhí)?2引言： 板翅式換熱器：通常由隔板、翅片、封條、導(dǎo)流片組成。在相鄰兩隔板間放置翅片、導(dǎo)流片以及封條組成一夾層，稱為通道，將這樣的夾層根據(jù)流體的不同方式疊置起來，釬焊成一整體便組成板束，板束是板翅式換熱器的核心。 -張弘達(dá)1、 板翅式換熱器的發(fā)展 二十世紀(jì)三十年代，板翅式換熱器首先在航空工業(yè)上被采用，它結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、傳熱效率高等特點引起了研究人員和設(shè)計工作者的興趣。隨后在制冷、石油化工、空氣分離、航空航天、動力機械、超導(dǎo)等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，被公認(rèn)是高效新型換熱器之一。 1942年，美國的諾利斯首先進(jìn)行了平直翅片、鋸齒翅片、波

2、紋翅片、釘狀翅片的傳熱機理研究，找出幾種主要翅片的摩擦因子(f)，傳熱因子(j)與雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系，為以后的研究與設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 1947年美國海軍研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大學(xué)擬定了系統(tǒng)的研究計劃并擴大了研究范圍。板翅式換熱器發(fā)展中另一方面是制造工藝，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、隔板和翅片又很薄的鋁合金釬焊工藝掌握是在經(jīng)歷了一段相當(dāng)漫長又曲折過程，在突破許多關(guān)鍵技術(shù)后才達(dá)到今天的水平。 現(xiàn)在國外板翅式換熱器最高設(shè)計壓力可達(dá)10MPa以上，最大芯體尺寸（LWH）6000700012001200mm，重達(dá)10噸以上，可以有十多種流體同時換熱。我國是從20世紀(jì)60年代中期開始板翅式換熱器試驗研究，

3、70年代初期自行開發(fā)成功，并首先在空分設(shè)備上得到應(yīng)用。90年代初，杭氧廠引進(jìn)美國S.W公司大型真空釬焊爐和板翅式換熱器制造技術(shù)，板翅式換熱器生產(chǎn)在我國得到飛速發(fā)展?，F(xiàn)在已在空氣分離、石油化工（乙烯、合成氨、天然氣分離與液化）、動力機械及航天（神舟號飛船）等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。并有部分出口國外（美國、加拿大等國）。我國板翅式換熱器目前的生產(chǎn)水平相當(dāng)于國際上20世紀(jì)90年代中期水平。杭氧現(xiàn)已開發(fā)有近50種不同型式和尺寸規(guī)格的翅片，可滿足各種換熱要求。 2、 板翅式換熱器特點 （1）傳熱效率高。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積換熱面積為管殼式換熱器5倍以上，最大可達(dá)幾十倍。管殼式換熱器一般為150200m

4、2/m3，而板翅式換熱器因翅片具有擴展二次表面，使傳熱面積可達(dá)到15002500 m2/m3。 （3）輕巧、牢固。鋁材密度為2.7g/cm3，而鋼材為7.8g/cm3，銅材為8.9g/cm3。（4）適應(yīng)性大，可適用多種介質(zhì)熱交換。在同一設(shè)備內(nèi)可允許多達(dá)十多種介質(zhì)之間熱交換，可作氣氣、氣液、液液之間換熱，亦可作冷凝和蒸發(fā)。 （5）經(jīng)濟性好。由于結(jié)構(gòu)緊湊、鋁材又輕，降低了設(shè)備投資費。（6）流道易堵塞，維修困難，所以介質(zhì)要求清潔、干凈。3、 板翅式換熱器結(jié)構(gòu)（1）換熱器基本元件 板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)形式很多，但單元體結(jié)構(gòu)基本相同，板式芯體由翅片、導(dǎo)流片、封條、隔板和側(cè)板組成，在相鄰兩隔板之間放置翅片、

5、導(dǎo)流片和封條，組成一通道，按設(shè)計要求對各通道進(jìn)行不同疊積和適當(dāng)排列，在600左右溫度下經(jīng)釬焊成一整體。 隔板 主要用于傳遞熱量和把介質(zhì)分隔開來，也是承壓主要元件。壓力越高，隔板越厚，厚度一般在0.82mm。材料為3003 +Al-Si合金。 封條 在四周起密封和支撐作用，其高度與翅片等同，寬度按其承受壓力有15、25、40mm等幾種不同規(guī)格。材料為3003 H112。導(dǎo)流片 起流體的分配與匯集作用，常用于流體進(jìn)出口，為多孔型且節(jié)距較大的翅片。厚度一般為0.40.6mm，材料3003 -O。側(cè)板 是換熱器最外側(cè)平板，主要起保護(hù)作用和便于換熱器支架焊接，厚度一般在56mm，材料3003 -O。翅片

6、 是換熱器最基本元件，傳熱過程主要依靠翅片來完成，同時承擔(dān)兩隔板之間支撐作用。盡管翅片很薄只有0.150.5mm，卻能承受較高壓力。材料為3003-O。翅片型式翅片選擇根據(jù)工作壓力、流體特性、換熱要求等因素來考慮。一般放熱系數(shù)大的場合（液體之間，相變）選用低而厚翅片，發(fā)揮翅片作用，有較高翅片效率；放熱系數(shù)小場合（氣體與氣體）選用高而薄翅片，以增加傳熱面積來彌補放熱系數(shù)不足。常用翅片有平直、多孔、鋸齒和波紋四種型式。每種型式的翅片高度和節(jié)距不同，每一種形式又有多種規(guī)格。平直翅片放熱系數(shù)和壓力損失小，放熱和流動摩擦特性與圓管相似。多孔翅片孔洞使熱阻邊界層不斷發(fā)生斷裂，提高傳熱性能，也有利于流體分配

7、。 鋸齒翅片翅片間隔一定距離屢次被切斷，并使之向流道突出，對促進(jìn)湍流和破壞熱阻十分有效，放熱系數(shù)比平直翅片高30%以上。又稱高效翅片。 波紋翅片增加流體擾動來提高傳熱性能，有較高承壓能力。（1）導(dǎo)流片的布置形式導(dǎo)流片一般布置在翅片兩端，使流體均勻分配和便于封頭布置，導(dǎo)流片布置形式有以下類型，如下圖所示。（2）流道布置板翅式換熱器流道布置形式，根據(jù)不同操作條件可布置成順流、逆流、錯流、錯逆流等多種形式。逆流應(yīng)用最普遍，順流應(yīng)用較少。常用流道布置形式見上圖。4、 換熱器組合 由于工藝條件和設(shè)備限制，板翅式換熱器的單元尺寸受到限制，所以在大型空分設(shè)備中換熱器需要通過多個單元的串聯(lián)或并聯(lián)加以組合。多個

8、單元組合的時候，很重要的一個問題，就是要使流體在各個單元中能夠均勻分配，減小和防止偏流。 單元組合時，基本上有三種方式：對稱形、對流形、并流形。從均布觀點盡量采用對稱形，避免并流形。同時由于各單元流體阻力可能不相等，組合時應(yīng)注意阻力的匹配，工藝管道布置也需注意這點。 單元組合方式圖：五、故障處理 在生產(chǎn)過程中，由于板翅式換熱器的管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，管板焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致水和化工材料出現(xiàn)混合，生產(chǎn)工藝溫度難以控制，致使生成其它產(chǎn)品，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品等級。冷凝器管板焊縫滲漏后，企業(yè)通常利用傳統(tǒng)補焊的方法進(jìn)行修復(fù)，管板內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，且難以消除，致使其它換熱器出現(xiàn)滲漏，企業(yè)通過打壓，檢驗設(shè)備修復(fù)情況，反復(fù)補焊、實驗，24人需要幾天時間才能修復(fù)完成，使用幾個月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕，給企業(yè)帶來人力、物力、財力的浪費，生產(chǎn)成本的增加。通過福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新?lián)Q熱器的保護(hù)，這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接點，在以后的定期維修時，也可以涂抹福世藍(lán)